نظریه ی نسبیت عام به زبان ساده

آشنایی داشتن با این نظریه ی انقلابی حداقل تا حد مقدماتی کاملا ضروری است. این هم از این نظریه ی شگفت انگیز اینشتین به زبان ساده:

بر اساس این نظریه، گرانش در واقع یک خمیدگی در فضا-زمان است. خب یعنی چه؟ با توضیح نیوتون در مورد گرانش شروع می‌کنیم.نیوتون نیروی گرانش را، نیرویی نامرئی نامید که اجسام را به سمت یکدیگر جذب می‌کند. احتمالا خود نیوتن نیز با این توضیحش از گرانش قانع نشده بود.در حقیقت نیروی گرانش از دیدگاه نیوتونی، کنشی است که در فاصله‌ای مشخص رخ می‌دهد. در نتیجه مشکل این‌جا است که بستری به‌منظور انتقال این نیرو وجود ندارد. هم‌چنین این دیدگاه محدودیت سرعت در عالم را نقض می‌کند. حالا به سراغ نظریه ی انقلابی اینشتین که دیدگاه نیوتون را به چالش می‌کشد می‌رویم. بگذارید با مثالی ساده که از کتاب جهان های موازی اثر میچیو کاکو آوردم شروع کنیم. فرض کنید توپ بولینگی را روی تخت گذاشته‌ایم که در تشک فرو رفته. حالا اگر تیله‌ای را روی تخت بیندازیم در مسیری مارپیچ دور توپ بولینگ می‌چرخد.

دیدگاه نیوتونی می‌گوید توپ بولینگ نیروی مرموزی به تیله وارد کرده اما دیدگاه انیشتین ‌می‌گوید نیرویی وجود ندارد و تنها فرورفتگی تخت باعث می‌شود تیله در مسیری منحنی بگردد. حال فرض کنید تیله زمین است، توپ بولینگ خورشید است و تخت زمان-فضای خالی است؛ یعنی زمین به خاطر کشش جاذبه دور خورشید نمی‌گردد، بلکه خورشید فضای پیرامون زمین را دچار انحراف می‌کند و فشاری ایجاد می‌کند که باعث می‌شود زمین در دایره‌ای بچرخد. طبیعت هر جسم یا ذره‌ای این است که ساده‌ترین مسیر را در فضا-زمان به منظور حرکت انتخاب می‌کند. در نتیجه اجسامی که در فضایی خمیده قرار می‌گیرند به سمت جسمی حرکت می‌کنند که فضای مذکور را خمیده‌ کرده‌اند. این فضای خمیده شده اثری را ایجاد می‌کند که ما آن را گرانش می‌نامیم. برای نمونه زمین، فضا-زمان اطرافش را خمیده کرده، به همین دلیل به ما نیروی گرانش وارد می‌کند. (عکس زمین و خورشید را نشان می‌دهد)

خمیده بودن فضا به معنای آن است که فضا، بستری انعطاف‌پذیر است. نهایتا اینشتین فضای سه‌بعدی را با زمان یکی کرده و مفهومی انعطاف‌پذیر تحت عنوان فضا-زمان را بوجود آورد. نظریه اینشتین هم به طور کامل قابل درک نیست چون فضا-زمان مفهومی چهار بعدی هست و ذهن ما توانایی درک و تصور کامل آن را ندارد. پس چطور می‌توان آن را اثبات کرد؟ نظریه ی نسبیت عام خیلی چیز ها از جمله خمیده شدن نور توسط گرانش و غیر طبیعی بودن مدار عطارد را توجیه می‌کند و وجود ستاره های نوترونی و مفهوم سیاه چاله را پیش بینی می‌کند.نسبیت عام انیشتین توجیهی را برای گرانش ارائه داد که دیدگاه نیوتونی قادر به توضیح آن نبود. به عنوان مثال یکی از تفاوت های آنها را بیان می‌کنیم: اگر خورشید ناگهان ناپدید می‌شد برای نیوتن همه دنیا فوراً ناپدید شدن خورشید را همزمان می‌دیدند اما بنا بر نسبیت خاص این غیر ممکن است چون ناپدید شدن ناگهانی خورشید باعث موج ضربه ای کروی می‌شود که با سرعت نور به بیرون منتشر می‌شود در بیرون موج ضربه‌ای تماشاگران خواهند گفت که خورشید هنوز در حال درخشش است چون جاذبه هنوز وقت کافی نداشته است تا به آنها برسد اما در درون موج یک مشاهده گر می‌گوید که خورشید ناپدید شده است.

فضا-زمان مفهومی ۴ بعدی است که انعطاف‌پذیر نیز است. در حقیقت این تنها فضا نیست که می‌تواند خمیده شود، بلکه زمان نیز قابل خمیده شدن است. هرچه فضا-زمان بیشتر خمیده شده باشند، زمان نیز کندتر خواهد گذشت. از این رو در نزدیکی اجسام سنگین زمان کندتر سپری می‌شود. بنابراین شخصی که در یک آسمان‌‌خراش زندگی می‌کند، گذر زمان بیشتری را احساس می‌کند چراکه نیروی گرانشی کمتری به آن وارد می‌شود.